生態學野外調查方法與資料處理簡介

2021-03-04 09:54:47 字數 4107 閱讀 7567

一生態學野外調查方法

野外調查是生態學,特別是植物群落生態學研究的基本方法。由於植物群落生態研究地域性很強,不同的國家和地區形成了不同的研究傳統,從而形成了植物群落學研究的學派——法瑞學派、蘇聯學派、英美學派。現在影響依然很大的當屬法瑞學派和英美學派。

本部分主要介紹英美學派和法瑞學派在植物群落學研究中的一些主要方法,其中所介紹的方法主要根據金振洲教授的《地植物學實習手冊》(1992)編寫而成。其方法既突出英美地植物學派的方法,也重視法瑞地植物學派的傳統方法,並強調在實際工作中二者共同結合使用。使用本方法者,需要有一定的植被生態學基礎,宜通過野外和室內訓練並親自操作實踐,才能較好的掌握。

植被調查的準備工作

1 背景資料準備

(1) 調查研究之初必須明確目的、要求、物件、範圍、深度、工作時間、參加的人數,所採用的方法及預期所獲的成果;

(2)對調查研究地和物件的前人研究工作要盡可能的收集資料,加以熟悉,甚至是一些片段的、不完全的資料也好,有旅行家札記、縣志、地區名錄等等都可以收集。

(3)對相關學科的資料也要收集,如地區的氣象資料、地質資料、土壤資料、地貌水文資料、林業、畜牧業以及社會、民族情況等。

2 野外調查裝置的準備

海拔表、地質羅盤、***, 大比尺地形圖、望遠鏡、照相機、測繩、鋼捲尺、植物標本夾、枝剪、手鏟、小刀、植物採集記錄本、標籤、樣方記錄用的一套**紙,方格繪圖紙、土壤剖面的簡易用品等等。如果有野外考察汽車、野外充氣尼龍帳篷及簡易餐具則更好。

3. 調查記錄**的準備

(1)野外植被(森林、灌叢、草地等等)調查的樣地(樣方)記錄總表該總表是根據法瑞學派的方法而設計的,也可用於英美學派。目的在於對所調查的群落生境和群落特點有乙個總的記錄。總表見表1-1。

(2)法瑞學派的野外樣地記錄分表只有乙個格式的表,對於樣地中的喬木層、喬木亞層、灌木層、草木層、藤木和附生等均通用。既通用於各類森林群落,也通用於灌叢和草地以及水生植物群落等。表的格式見表1-2。

(3) 英美學派森林群落野外樣方調查表(分表) 因為英美學派對森林的不同層次有不同調查專案和不同的樣方面積,故可分喬木層、灌木層、草本層等不同的**,見表1-3、表1-4、表1-5。

選樣原則

1. 一般原則

(1)一般了解,重點深入,並設點對照。

(2)大處著眼,小處著手;動態著眼,靜態著手;全面著眼,典型著手。

(3)三個一致性:外貌結構一致性,種類成分一致性,生境特點一致性。

(4)6個特徵要接近:

① 種類成分要接近;

② 結構形態要接近;

③ 外貌季相要接近;

④ 生態特徵要接近;

⑤ 群落環境要接近;

表1-1 植物群落野外樣地記錄總表

表1-2 植物群落野外樣地記錄表(表頭設計)

群落名稱樣地面積野外編號第頁

層次名稱層高度層蓋度調查時間記錄者

表1-3 喬木層野外樣方調查表(表頭設計)

群落名稱樣地面積野外編號第頁

層次名稱層高度層蓋度調查時間記錄者

表1-4 灌木層野外樣方調查表

群落名稱樣地面積野外編號第頁

層次名稱層高度層蓋度調查時間記錄者

表1-5 草木層野外樣方調查表

群落名稱樣地面積野外編號第頁

層次名稱層高度層蓋度調查時間記錄者

⑥ 外界條件要接近。

2. 法瑞學派選樣特點

一般採用典型選擇原則。即在每乙個群叢中個體內選乙個典型的、一致性的群落地段作為樣地。一般對乙個植被型別要選擇10個左右的樣地,多幾個更好。

每乙個群叢個體、不管面積大小,通常只選乙個樣地。如圖1—1所示。法瑞學派的選樣,即使是主觀的典型選樣,每個群叢個體只選乙個樣地,實際上這也帶有隨機的客觀性。

3. 英美學派選樣特點

一般有3種:

(1) 典型選樣: 即按主觀的要求選樣。

(2) 定距或系統選樣:按一定距離或一定方式選樣。

(3) 隨機選樣:任意的、不規則的選樣。這一學派常常在一片群落地段上系統或隨機選樣,如圖1-2所示。

一片型別上近似的林地或草地)

圖1-1. 法瑞學派選樣特點

圖1—2. 英美學派選樣特點

取樣方法

1. 種—面積曲線的編繪

樣方調查是野外生態學最常用的研究手段。要進行樣方調查,首先要確定樣方面積。樣方面積一般應不小於群落的最小面積。

所謂最小面積,就是最少有這樣大的空間,才能包含組成群落的大多數植物種類。最小面積通常是根據種—面積曲線的繪製來確定的。

(1)一般說明在擬研究群落中選擇植物生長比較均勻的地方,用繩子圈定一塊小的面積。對於草本群落,最初的面積為10×10 cm,對於森林群落則至少為5×5 m。登記這一面積中所有植物的種類。

然後,按照一定的順序成倍擴大,每擴大一次,就登記新增加的植物種類。開始,植物種類數隨著面積擴大而迅速增加,逐步面積增加但數目降低,最後面積擴大時植物種類很少增加。

(2)樣方面積擴大的方式關於面積的擴大,法國的生態學工作者提出巢式樣方法。即在研究草本植被型別的植物種類特徵時,所用樣方面積最初為1/64平方公尺,之後依次為1/2, 1, 2, 4, 8,16,32,64,128,256,512平方公尺,依次記錄相應面積中物種的數量。把含樣地總種數84%的面積作為群落最小面積。

針對不同的群落型別,巢式樣方起始面積和面積擴大的級數有所不同,但可參考如表1-6的形式進行設計。

表1-6 巢式樣方記錄表

順序面積m2 種類

1 1/64

2 1/32

3 1/16

4 1/8

5 1/4

6 1/2

7 1

8 2

9 4

10 8

11 16

12 32

13 64

14 128

15 256

16將以上獲得的結果,在座標紙以面積為橫座標、種類數目為縱座標作圖,可以獲得群落的最小面積。

(3)群落型別與最小面積一般環境條件越優越,群落的結構越複雜,組成群落的植物種類就越多,相應地最小面積就越大。如在我國西雙版納熱帶雨林群落,最小面積至少為2500平方公尺,其中包含的主要高等植物多達130種,而在東北小興安嶺紅松林群落中,最小面積約400平方公尺,包含的主要高等植物有40餘種,在戈壁草原,最小面積只要1平方公尺左右,包含的主要高等植物可能在10種以內。

2. 樣方法

樣方,即方形樣地,是面積取樣中最常用的形式,也是植被調查中使用最普遍的一種取樣技術。但其它形式的樣地也同樣有效,有時效率更高,如樣圓。

樣方的大小、形狀和數目,主要取決於所研究群落的性質、採用的學術思路(如英美學派還是法瑞學派)。一般地,群落越複雜,樣方面積越大,形狀也多以方形為多,取樣的數目一般也不少於3個。取樣數目越多,取樣誤差越小。

野外做樣方調查時,如果樣方面積較大,多用樣繩圍起樣方;如果樣方面積較小,可用多個1公尺的硬木條摺疊尺,經固定擺放圍起即可。

因工作性質不同,樣方的種類很多:

(1)記名樣方主要是用來計算一定面積中植物的多度、個體數或莖櫱數。比較一定面積中各種植物的多少,就是精確地測定多度。

(2)面積樣方主要是測定群落所佔生境面積的大小,或者各種植物所佔整個群落面積的大小。這主要用在比較稀疏的群落裡。一般是按照比例把樣方中植物分類標記到座標紙上,然後再用求積儀計算。

有時根據需要,分別測定整個樣方中全部植物所佔的面積(面積樣方),以及植物基部所佔的面積(基面樣方)。這些在認識群落的蓋度、顯著度中是不可缺少的。

(3)重量樣方主要是測定一定面積樣方內群落的生物量。將樣方中地上或地下部分進行收穫稱重,研究其中各類植物的地下或地上生物量。對於草本植物群落,該方法是適用的;對於森林群落,多採用體積測定法。

(4)永久樣方為了進行追蹤研究,可以將樣方外圍明顯的標記進行固定,從而便於以後再在該樣方中進行調查。一般多採用較大的鐵片或鐵柱在樣方的左上方和右下方打進土中深層位置,以防位置移動。

3. 樣帶法

為了研究環境變化較大的地方,以長方形作為樣地面積,而且每個樣地面積固定,寬度固定,幾個樣地按照一定的走向連線起來,就形成了樣帶。

樣帶的寬度在不同群落中是不同的,在草原地區10—20厘公尺左右,灌木林1-5公尺左右,森林10-30公尺。

有時,在乙個環境異質性比較突出、群落也比較複雜多變的群落調查時,為了提高研究效率,可以沿乙個方向、中間間隔一定的距離布設若干平行的樣帶,再在與此相垂直的方向,同樣布設若干平行樣帶。在樣帶縱橫交叉的地方設立樣方,並進行深入地調查分析。

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